30 października 2016

Młody układ gwiezdny uchwycony w akcie tworzenia

Po raz pierwszy w historii astronomowie zobaczyli fragmentujący się gazowy dysk materii wokół młodej gwiazdy w układzie wielokrotnym. Naukowcy spodziewali się zobaczyć taki proces w działaniu, spowodowany przez niestabilność grawitacyjną, ale nowe obserwacje z ALMA i VLA ukazały proces w akcji.

Badania bezpośrednio potwierdzają wniosek, że istnieją dwa mechanizmy tworzenia się układów wielokrotnych gwiazd. Jest to fragmentacja dysków protoplanetarnych (taka, jaką widzimy w tym przypadku), oraz rozdrobnienie większych obłoków gazu i pyłu, z których powstają młode gwiazdy.

Gwiazdy formują się w gigantycznych obłokach gazu i pyłu w czasie, gdy materia w chmurze zapada się grawitacyjnie w gęste jądra, które zaczynają czerpać dodatkową materię do wewnątrz. Opadająca materia formuje dysk rotujący wokół młodej gwiazdy. Ostatecznie młoda gwiazda gromadzi wystarczającą ilość masy, aby wytworzyć temperaturę i ciśnienie w swoim centrum, które wywołają reakcje termojądrowe.

Wcześniejsze badania wskazywały, że układy wielokrotne zwykle mają towarzysza, w stosunkowo bliskiej odległości (około 500-krotna odległość Ziemia - Słońce), bądź znacznie dalszej, ponad 1000-krotna odległość Ziemia - Słońce. Astronomowie sądzą, że różnice w odległościach są wynikiem różnych mechanizmów formacji. Większe dystanse w układach formują się podczas, gdy wielkie obłoki fragmentują się w trakcie turbulencji, a współczesne obserwacje potwierdzają to założenie.

Ciaśniejsze układy są efektem fragmentacji mniejszych dysków okrążających młode protogwiazdy, ale wnioski te oparto głównie na względnej bliskości gwiezdnych towarzyszy. Teraz astronomowie mogą obserwować taką fragmentację dysku.

Astronomowie z Uniwersytetu Arizona używali radioteleskopów ALMA i VLA do badania młodego, potrójnego układu gwiazd zwanego L1448 IRS3B, znajdującego się w obłoku gazu w gwiazdozbiorze Perseusza, oddalonego około 750 lat świetlnych od Ziemi. Najbardziej centralna z układu gwiazda jest oddalona od dwóch pozostałych odpowiednio o 61 i 183 odległości Ziemia - Słońce. Wszystkie trzy gwiazdy są otoczone przez dysk materii, które ALMA ukazuje jako spiralną strukturę świadczącą o niestabilności w dysku.

Naukowcy sądzą, że cały dysk ma mniej niż 150.000 lat. Ich analizy zakładają, że jest on niestabilny a najbardziej od siebie oddalone protogwiazdy mogły powstać zaledwie 10.000-20.000 lat temu. Astronomowie wnioskują, że badając dalej układ L1448 IRS3B, otrzymają bezpośrednie obserwacyjne dowody na to, że fragmentacja dysku może produkować młode układy wielokrotne gwiazd na bardzo wczesnym etapie ich rozwoju.

Źródło:
ALMA Observatory

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

22 października 2016

Najstarszy znany dysk protoplanetarny

Grupa społeczności naukowców i zawodowych astronomów, w tym Jonathan Gagné z Carnegie, połączyła siły by odkryć niezwykłe „łowisko” egzoplanet. Odkryli oni gwiazdę otoczoną przez najstarszy znany dysk protoplanetarny.

Kierowany przez Stevena Silverberga z Universytetu Oklahoma zespół opisał nowo zidentyfikowanego czerwonego karła z gorącym dyskiem protoplanetarnym, powiązanym z młodym układem planetarnym. Dyski protoplanetarne wokół czerwonych karłów takich jak te są rzadkością, ale gwiazda o nazwie AWI0005x3s wydaje się posiadać trwały dysk przez wyjątkowo długi czas. Odkrycie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal Letters.

Większość tego typu dysków zanika w czasie krótszym niż 30 milionów lat. Ten czerwony karzeł jest kandydatem na członka asocjacji gwiezdnej Carina, z czego wynika, że ma 45 milionów lat (jak reszta gwiazd w grupie). To jest najstarszy układ czerwonego karła z dyskiem, jaki astronomowie obserwują w podobnej asocjacji.

Odkrycia dokonała społeczność naukowców z Disk Detective, projektu kierowanego przez dr Marca Kuchnea z NASA/GSFC, który jest przeznaczony do znajdywania nowych dysków protoplanetarnych. Projekt polega na tym, że użytkownicy dokonują klasyfikacji, przeglądając dziesięciosekundowe filmy, z danymi z przeglądów NASA, w tym misji Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) i projektu Two-Micron All Sky Survey (2MASS). Od czasu uruchomienia strony projektu w czerwcu 2014 roku, ponad 30.000 naukowców uczestniczyło w tym projekcie, wykonując około 2 miliony klasyfikacji obiektów niebieskich.

Bez pomocy społeczności i naukowców badania tych obiektów były by trudne. Misja WISE sama tylko odkryła 747 milionów obiektów, spośród których spodziewanych jest, że kilka tysięcy będzie posiadać dyski protoplanetarne.

Ustalenie wieku gwiazdy może być trudne lub niemożliwe. Jednakże asocjacja Carina, w której znaleziono tego czerwonego karła, jest grupą gwiazd poruszających się przez Galaktykę, co wskazuje, że wszystkie powstały mniej więcej w tym samym czasie, w jednym miejscu. Astronomowie opracowali test, który pokazał tego nowo odkrytego czerwonego karła oraz jego dysk jako prawdopodobną część asocjacji Carina, co było kluczowe w ustaleniu jego zaskakującego wieku.

Zaskakującym jest zaobserwowanie dysku protoplanetarnego wokół gwiazdy, która może mieć 45 milionów lat, ponieważ zwykle zanikają one w przeciągu kilku milionów lat. Potrzebne będzie więcej obserwacji aby określić, czy gwiazda jest naprawdę tak stara, jak szacują astronomowie, a jeżeli okaże się że tak, z pewnością stanie się ona punktem odniesienia dla rozumienia czasu życia dysków. Wiedza, że gwiazda i jej dysk są tak stare, może pomóc naukowcom zrozumieć, dlaczego dyski wokół karłów typu M są taką rzadkością.

Ta gwiazda, jak i jej dysk, są interesujące jeszcze z innego powodu: możliwość, że posiada planety pozasłoneczne. Większość z odkrywanych przez teleskopy planet pozasłonecznych znajduje się w dyskach podobnych do tego przy czerwonym karle. Co więcej, gwiazda ta jest tego samego typu widmowego, co Proxima Centauri, najbliższa sąsiadka Słońca, która posiada egzoplanetę, słynną Proxima B.

Źródło:
phys.org

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

16 października 2016

Rozwój supermasywnych czarnych dziur napędzany gęstymi gazowymi dyskami

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Tokio oraz ich współpracownicy, korzystając z teleskopów ALMA i innych, obserwujących kosmos na falach radiowych wykazał, że gęste molekularne dyski gazowe o rozmiarach kilkuset lat świetlnych, zlokalizowane w centrach galaktyk dostarczają gaz do znajdujących się tam supermasywnych czarnych dziur. Odkrycie to ujawnia ważne informacje na temat rozwoju czarnych dziur na przestrzeni czasu.

Supermasywne czarne dziury ponad milion razy masywniejsze od Słońca istnieją w centrach wielu galaktyk, ale nie jest jasne, jak do tego doszło. Znany był związek pomiędzy tempem, w jakim gwiazdy powstają w centralnych obszarach galaktyk a ilością gazu, który wpada do supermasywnych czarnych dziur. Doprowadziło to niektórych naukowców do sugestii, że aktywność zaangażowana w formowanie się gwiazd napędza rozwój czarnych dziur.

Badacze z Tokio odkryli po raz pierwszy, korzystając z danych uzyskanych z ALMA oraz z innych teleskopów, że gęste gazowe dyski molekularne zajmują regiony o rozmiarach kilku lat świetlnych w centrach galaktyk, dostarczając gaz bezpośrednio do czarnych dziur. Zespołowi udało się także wyjaśnić, zgodnie z modelem teoretycznym, że obserwowane rzeczywiste zmiany w poziomach gazu były wynikiem rosnącej ilości gazu opadającego do supermasywnych czarnych dziur wewnątrz gazowych dysków wzmacnianych przez silne turbulencje generowane przy wybuchu supernowych, gdy gwiazd znajdująca się wewnątrz gęstego dysku gazowego umiera.

Źródło:
Astronomy Now

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

11 października 2016

Hubble zagląda do centrum galaktyki spiralnej

Zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pokazuje centralny obszar galaktyki spiralnej NGC 247. Jest to stosunkowo mała galaktyka w gwiazdozbiorze Wieloryba. Znajduje się 11 milionów lat świetlnych od nas i należy do tak zwanej Grupy Rzeźbiarza, luźnego zbioru galaktyk, która zawiera także bardziej znaną galaktykę NGC 253, zwaną Galaktyką Rzeźbiarz.

Jądro NGC 247 jest widoczne na tym zdjęciu jako jasne, białe skupisko otoczone mieszanką gwiazd, gazu i pyłu. Pył formuje ciemne skupiska i filamenty krzyżujące się na tle gwiazd, podczas gdy gaz jest formowany w jasne pętelki zwane regionami H II, rozsiane głównie w ramionach galaktyk i na obszarach zewnętrznych.

Galaktyka ta ukazuje jedną szczególnie niezwykłą i tajemniczą cechę, której nie widać na tym zdjęciu ale widoczna jest wyraźnie w szerokim przeglądzie galaktyk, takim jak obrazy z 2,2-metrowego teleskopu ESO MPG/ESO. Północna część dysku NGC 274 zawiera pozorną pustkę, lukę w zwykłym roju gwiazd i regionach H II, obejmującą prawie ⅓ całkowitej długości galaktyki.

Obszary te to gwiazdy w próżni ale bardzo różne od tych dookoła. Są znacznie starsze a w rezultacie dużo słabsze i bardziej czerwone. Oznacza to, że powstawanie gwiazd odbywa się w prawie całym dysku galaktyki, jak gdyby były zatrzymane w regionie próżni i nie przydarzyły się przez około miliard lat. Chociaż astronomowie nadal nie mają pewności, jak powstaje próżnia, ostatnie badania sugerują, że może być spowodowana oddziaływaniem grawitacyjnym z częścią innej galaktyki.

Źródło:
NASA

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

4 października 2016

Pulsary milisekundowe

Gdy gwiazda o masie około dziesięciu mas Słońca kończy swoje życie, wybucha jako supernowa pozostawiając po sobie gwiazdę neutronową. Gwiazdy neutronowe mają masy od jednej do kilkunastu mas Słońca, ale ich średnica to zaledwie kilkadziesiąt kilometrów. Wirują bardzo szybko a gdy są związane polem magnetycznym, naładowane cząsteczki emitują promieniowanie elektromagnetyczne w sposób przypominający latarnię morską. Promienie te czasem “omiatają” Ziemię z ogromną regularnością kilku sekund, lub nawet szybciej. Ten rodzaj gwiazd neutronowych nazywamy pulsarami. Są one dramatycznymi, potężnymi sondami supernowych, ich przodków i posiadaczy materii jądrowej w ekstremalnych warunkach, jakie istnieją w tych gwiazdach.

Pulsary milisekundowe to takie, które wirują bardzo szybko, z prędkością kilkuset obrotów na sekundę. Astronomowie wywnioskowali, że obiekty te muszą zwiększać swoją szybkość rotacji poprzez akrecję materii z pobliskiego gwiezdnego towarzysza. Obecnie znanych jest blisko 3.000 pulsarów milisekundowych. Około 5% z nich znajduje się w gromadach kulistych. Ich zatłoczone środowisko stwarza idealne warunki do formowania się gwiazd podwójnych, a prawie 80% pulsarów w gromadach kulistych to pulsary milisekundowe. Gromada kulista 47 Tucanae (47 Tuc) zawiera ich 25.

Astronom Maureen van den Berg z Center for Astrophysics był częścią zespołu astronomów badającego cztery niezwykłe podwójne pulsary milisekundowe w 47 Tuc, których parametry orbitalne były nieznane. Orbity są kluczem do zrozumienia ewolucji i powstawania pulsarów, ich transferu masy czy tempa przyspieszania a nawet sprecyzowania mas gwiazd. Naukowcy przeanalizowali dane radiowe z 519 obserwacji 47 Tuc, zgromadzone w ciągu 16 lat. Najkrótszy okres pulsara w tym zestawie wynosi 0,15 dnia, najdłuższy zaś 10,9 dnia, z orbitą bardziej kołową, niż ziemska. Astronomowie szacują, że pulsar podwójny powstaje prawdopodobnie wtedy, gdy gwiazda neutronowa napotka gwiazdę podwójną, przechwyci jej towarzysza a następnie rozpocznie proces akrecji materii od niego, aby stać się pulsarem. Inny, również prawdopodobny scenariusz jest taki, że podwójna para formuje się oraz razem ewoluuje. Naukowcy zakończyli podobne analizy dla trzech innych obiektów. Wyniki, pierwszy z serii artykułów dotyczących pulsarów milisekundowych w 47 Tuc, charakteryzują po raz pierwszy cztery z tych pulsarów, w tym jeden z najbardziej nietypowych, i dostarczają informacji, w jaki sposób obiekty te powstają oraz o warunkach środowiska wewnątrz gromad kulistych.

Źródło:
phys.org

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

Gwiazda z dyskiem pyłowym zasilanym przez otaczającą materię

Międzynarodowy zespół astronomów publikuje obraz młodej gwiazdy z otaczającym ją dyskiem pyłowym, który wciąż jest zasilany z otoczenia. Zja...